Как цифровой мониторинг помогает предотвращать аварии при строительстве метро и зданий

Строительство нового объекта не ограничивается территорией, на которой ведутся работы. Разработка котлована, забивка свай, водопонижение и движение тяжелой техники могут влиять на расположенные рядом здания, сооружения и другие объекты. Могут возникать риски осадок, сдвигов, кренов и деформаций конструкций, в некоторых случаях они способны вызвать аварийные ситуации. 

Безопасность стройки обеспечивается соблюдением нормативных требований в части постоянного геотехнического мониторинга. О том, как предотвратить риски ещё на этапе проектирования и какие особенности требуется учитывать при работе в зоне метрополитена журналу RUБЕЖ рассказал учредитель компании «Лаборатория Экспертиз» Никита Осетров.

«Лаборатория Экспертиз» работает в сфере изысканий, по направлению геотехнического мониторинга и обследования с 2015 года. За это время компания реализовала более 1000 проектов — от жилых комплексов до уникальных и особо опасных сооружений. С 2018 года компания работает с сооружениями Московского метрополитена и выполнила более 100 контрактов в технической зоне. Одно из направлений развития компании — автоматизированный мониторинг и создание собственной цифровой платформы для сбора и анализа данных Buildata.

Что происходит с объектом во время строительства

Потенциально опасному процессу могут предшествовать изменения, которые человек не способен заметить невооруженным взглядом. Это небольшие перемещения конструкций, осадка или крен здания, раскрытие трещин, изменение уровня грунтовых вод.

При этом значение имеет не только величина изменения, но и его динамика — скорость, с которой развивается процесс. Незначительное перемещение само по себе может не свидетельствовать об опасности, однако быстрое изменение показателей требует более внимательного анализа.

Именно поэтому инструментальные наблюдения, регулируемые СП 22.13330, являются важнейшей частью контроля при капитальном строительстве. Мониторинг стоит организовать до начала строительных работ, вести его в ходе строительства и в течение года эксплуатации.

Единая система данных

Современный геотехнический мониторинг включает целый комплекс методов: визуально-инструментальные и геодезические наблюдения, параметрический и виброметрический контроль, а также геофизические методы — электромагнитные, сейсмические исследования и т.д..

Инструментарий постоянно развивается. Сегодня для автоматизированного наблюдения применяют роботизированные тахеометры, автоматические станции слежения за деформациями, наклономеры, тензодатчики, инклинометры и другое параметрическое оборудование.

Технологически уже реально автономно контролировать различные параметры объекта, передавать данные удалённо, накапливать их и анализировать. 

Информация с объекта может поступать в систему дистанционно, объединяться с историческими данными и использоваться для анализа текущего состояния сооружения. Чем быстрее результаты измерений становятся доступны ответственным специалистам, тем меньше временной разрыв между появлением изменения на объекте и реакцией на него.

В «Лаборатории Экспертиз» создали собственную модульную платформу Buildata. Она предназначена для автоматизированного мониторинга строительных объектов. Это меняет сам подход к мониторингу: вместо отдельных измерений и разрозненных таблиц формируется единый цифровой контур. 

Автоматизация позволяет заказчику технологически получать доступ к результатам наблюдений в режиме онлайн, видеть историю изменения показателей и их приближение к установленным контрольным значениям.

Отдельное направление развития Buildata — применение алгоритмов машинного обучения для предиктивной аналитики. Такие технологии позволяют работать с большими массивами информации и искать в них закономерности, которые могут быть сложны для обнаружения при ручной обработке.

Решение остаётся за инженером

Цифровизация не означает, что вся работа полностью переходит к алгоритмам. Автоматизированные системы помогают обнаруживать изменения и работать с большими массивами данных, но оценка их потенциальной опасности остаётся задачей опытных специалистов. В результате инженер меньше занимается механическим переносом данных и больше — их анализом. 

Результаты измерений сопоставляются с установленными контрольными значениями и оцениваются с учетом динамики процесса. Если система находит отклонение, полученные данные перепроверяются. При необходимости специалисты выезжают на объект и сопоставляют результаты мониторинга с ходом строительных работ, проектными решениями и другими параметрами. После этого информацию передают проектировщикам и строительной команде, которые принимают необходимые технические меры.

Такой подход особенно важен для сложных объектов: сама по себе цифра, показывающая изменение положения конструкции, ещё не говорит о том, является ли ситуация опасной. Для этого необходимо понимать контекст — что происходит на строительной площадке, какие работы ведутся в данный момент, как изменялись показатели ранее и соответствуют ли они расчётным значениям.

Цифровое представление объекта

Ещё одно перспективное направление — интеграция данных мониторинга с BIM-моделями и другими информационными системами. Инженер видит не просто строку в таблице, а конкретную конструкцию и историю изменения её состояния, связывает эти данные с конкретными конструкциями объекта.

Объединение мониторинга, BIM и городских информационных систем выглядит логичным следующим этапом развития технологии. Однако полноценная реализация таких решений остается серьезной инженерной и IT-задачей: необходимо обеспечить совместимость данных, надёжность каналов передачи, корректность их интерпретации и информационную безопасность.

Цифровизация геотехнического мониторинга решает понятную практическую задачу — позволяет увидеть потенциально опасную тенденцию раньше — не тогда, когда деформация уже станет очевидной, а когда процесс только начинает требовать внимания. Такой подход помогает быстрее получить информацию об изменениях на объекте и передать её тем специалистам, которые отвечают за безопасность.